高中物理 本冊綜合能力測試題 新人教版選修3-5

【成才之路】-學年高中物理本冊綜合能力測試題新人教版選修3-5本卷分第Ⅰ卷(選擇題)和第Ⅱ卷(非選擇題)兩部分。滿分100分，時間90分鐘。第Ⅰ卷(選擇題共40分)一、選擇題(共10小題，每小題4分，共40分，在每小題給出的四個選項中，第1～6小題只有一個選項符合題目要求，第7～10小題有多個選項符合題目要求，全部選對的得4分，選不全的得2分，有選錯或不答的得0分)1．(襄州一中、棗陽一中、宜城一中、曾都一中～學年高二下學期期中聯考)下列敘述中不正確的是()A．麥克斯韋提出了光子的電磁說B．玻爾建立了量子理論，成功解釋了各種原子發(fā)光現象C．在光的干涉現象中，干涉亮紋部分是光子到達幾率大的地方D．宏觀物體的物質波波長非常小，不易觀察到它的波動性答案：B解析：麥克斯韋根據他提出的電磁理論，認為光是一種電磁波，并預言了電磁波的存在，從而提出了光的電磁說，故A正確；玻爾建立了量子理論，能夠很好解釋氫原子發(fā)光現象，但是不能解釋所有原子的發(fā)光現象，故B錯誤；光波是一種概率波，即光子落在明紋處的概率大，落在暗紋處的概率小，故C正確；宏觀物體的物質波波長非常小，而波長越小，越難觀察到它的波動性，故D正確。2．關于核反應方程eq\o\al(2,1)H＋eq\o\al(3,1)H→eq\o\al(4,2)He＋X，以下說法中正確的是()A．X是eq\o\al(1,0)n，該核反應屬于聚變B．X是eq\o\al(1,1)H，該核反應屬于裂變C．X是eq\o\al(1,0)n，該反應中的核燃料是當前核電站采用的核燃料D．X是eq\o\al(1,1)H，該反應中的核燃料是當前核電站采用的核燃料答案：A解析：根據質量數守恒和電荷數守恒知X是eq\o\al(1,0)n，此核反應屬于聚變，A正確B錯誤。當前核電站采用的燃料是鈾235，C、D錯誤。3．在一次救災行動中，需要把飛機上的50麻袋糧食投放到行駛的列車上，已知列車的質量為M，列車在鐵軌上以速度v0做勻速直線運動，列車上方的飛機也沿鐵軌以速度v1同向勻速飛行。在某段時間內，飛機連續(xù)釋放下50袋糧食，每袋糧食質量為m，且這50袋糧食全部落在列車車廂內。不計列車與鐵軌之間的摩擦，則列車載有糧食后的速度為()A.eq\f(Mv0＋50mv1,M＋50m) B.eq\f(Mv0－50mv1,M＋50m)C.eq\f(Mv0,M＋50m) D.eq\f(50mv1,M＋50m)答案：A解析：把列車和50袋糧食看做一個系統(tǒng)，此系統(tǒng)水平方向不受外力，故系統(tǒng)水平方向動量守恒，50袋糧食在落入車廂前因慣性在水平方向具有飛機的速度v1，則Mv0＋50mv1＝(M＋50m)v2，v2＝eq\f(Mv0＋50mv1,M＋50m)。故選項A正確。4.(效實中學～學年高二下學期期末)如圖所示的單擺，擺球a向右擺動到最低點時，恰好與一沿水平方向向左運動的粘性小球b發(fā)生碰撞，并粘在一起，且擺動平面不變，已知碰撞前a球擺動的最高點與最低點的高度差為h，擺動的周期為T，a球質量是b球質量的5倍，碰撞前a球在最低點的速度是b球速度的一半，則碰撞后()A．擺動的周期為eq\r(\f(5,6))TB．擺動的周期為eq\r(\f(6,5))TC．擺動最高點與最低點的高度差為0.3hD．擺動最高點與最低點的高度差為0.25h答案：D解析：單擺的周期只與擺長和當地重力加速度有關，A、B錯誤；由動量守恒得：mava－mbvb＝(ma＋mb)v由機械能守恒得：magh＝eq\f(1,2)maveq\o\al(2,a)(ma＋mb)gh′＝eq\f(1,2)(ma＋mb)v2將ma＝5mb，va＝eq\f(1,2)vb，代入上面各式解得h′＝0.25h，C錯D正確。5．紅寶石激光器的工作物質紅寶石含有鉻離子的三氧化二鋁晶體，利用其中的鉻離子產生激光。鉻離子的能級圖如圖所示，E1是基態(tài)，E2是亞穩(wěn)態(tài)，E3是激發(fā)態(tài)，若以脈沖氙燈發(fā)出的波長為λ1的綠光照射晶體，處于基態(tài)的鉻離子受到激發(fā)而躍遷到E3，然后自發(fā)地躍遷到E2，釋放波長為λ2的光子，處于亞穩(wěn)態(tài)E2的離子躍遷到基態(tài)時輻射出的光就是激光，這種激光的波長為()A.eq\f(λ1λ2,λ2－λ1) B.eq\f(λ1λ2,λ1－λ2)C.eq\f(λ1－λ2,λ1λ2) D.eq\f(λ2－λ1,λ1λ2)答案：A解析：由題意知E3－E1＝heq\f(c,λ1) ①E3－E2＝heq\f(c,λ2) ②E2－E1＝heq\f(c,λ) ③由①②③式解得λ＝eq\f(λ1λ2,λ2－λ1)，故A選項正確。6．一個靜止在磁場中的放射性同位素原子核eq\o\al(30,15)P，放出一個正電子后變成原子核eq\o\al(30,14)Si，下列各圖中近似反映正電子和Si核軌跡的圖是()答案：B解析：把放出的正電子和衰變生成物Si核看成一個系統(tǒng)，衰變過程中系統(tǒng)的動量守恒，放出的正電子的運動方向跟Si核的運動方向一定相反，且由于它們都帶正電，在洛倫茲力作用下一定形成兩個外切圓的軌跡，選項C、D錯。因為由洛倫茲力提供向心力，即qvB＝meq\f(v2,r)，所以半徑r＝eq\f(mv,qB)。衰變時，放出的正電子獲得的動量大小與反沖核Si的動量大小相等，因此在同一個磁場中正電子和Si核做勻速圓周運動的半徑與它們的電量成反比，即eq\f(re,rSi)＝eq\f(qSi,qe)＝14，可見正電子運動形成的圓的半徑較大。故選項B正確，選項A錯誤。7．(山東省實驗中學高二檢測)下列實驗中，深入地揭示了光的粒子性一面的有()答案：AB解析：選項A為康普頓效應，選項B為光電效應，康普頓效應和光電效應都深入揭示了光的粒子性；選項C為α粒子散射實驗，未涉及光子，揭示了原子的核式結構；選項D為光的折射，揭示了氫原子能級的不連續(xù)。8．下列說法正確的是()A．相同頻率的光照射到不同的金屬上，逸出功越大，出射的光電子最大初動能越小B．釷核eq\o\al(234,90)Th，衰變成鏷核eq\o\al(234,91)Pa，放出一個中子，并伴隨著放出γ光子C．根據玻爾理論，氫原子輻射出一個光子后能量減小，核外電子運動的加速度減小D．比結合能越大表示原子核中的核子結合得越牢靠，原子核越穩(wěn)定答案：AD解析：釷核衰變的核反應方程式為eq\o\al(234,90)Th→eq\o\al(234,91)Pa＋eq\o\al(0,－1)e，選項B錯誤；氫原子輻射出一個光子后能量減小，核外電子軌道半徑減小，由a＝eq\f(kQq,mr2)，核外電子運動的加速度增大，選項C錯誤；故只有選項A、D正確。9．a、b兩種單色光組成的光束從介質進入空氣時，其折射光束如圖所示。用a、b兩束光()A．先后照射雙縫干涉實驗裝置，在縫后屏上都能出現干涉條紋，由此確定光是橫波B．先后照射某金屬，a光照射時恰能逸出光電子，b光照射時不能逸出光電子C．從同一介質以相同方向射向空氣，其界面為平面，若b光不能進入空氣，則a光也不能進入空氣D．從同一介質以相同方向射向空氣，其界面為平面，a光的反射角比b光的反射角大答案：BC解析：考查光傳播過程遵循的規(guī)律，解題的關鍵是弄清兩種單色光的折射率關系。不論是橫波還是縱波都能發(fā)生干涉現象，選項A錯誤；根據光路可逆原理，結合折射圖象知，折射率na>nb，其光子能量Ea>Eb，當a光恰能逸出光電子，b光則不能發(fā)生光電效應，選項B正確；由全反射知識sinC＝eq\f(1,n)知，臨界角Ca<Cb，當b光發(fā)生全反射時，a光一定也發(fā)生全反射，選項C正確；由反射定律知，選項D錯誤。10．核能作為一種新能源在現代社會中已不可缺少，我國在完善核電安全基礎上將加大核電站建設。核泄漏中的钚(Pu)是一種具有放射性的超鈾元素，它可破壞細胞基因，提高患癌癥的風險。已知钚的一種同位素eq\o\al(239,94)Pu的半衰期為24100年，其衰變方程為eq\o\al(239,94)Pu→X＋eq\o\al(4,2)He＋γ，下列有關說法正確的是()A．X原子核中含有92質子B．100個eq\o\al(239,94)Pu經過24100年后一定還剩余50個C．由于衰變時釋放巨大能量，根據E＝mc2，衰變過程總質量增加D．衰變發(fā)出的γ射線是波長很短的光子，具有很強的穿透能力答案：AD解析：根據“電荷數”守恒，可知A選項正確；半衰期是對大量原子的統(tǒng)計規(guī)律，所以B錯；放出能量質量減少，C錯；γ光子穿透能力很強，D正確。第Ⅱ卷(非選擇題共60分)二、填空題(共3小題，每小題6分，共18分。把答案直接填在橫線上)11．(5分)人類認識原子結構和開發(fā)利用原子能經歷了十分曲折的過程。請按要求回答下列問題。(1)盧瑟福、玻爾、查德威克等科學家在原子結構或原子核的研究方面做出了卓越的貢獻。請選擇其中的兩位，指出他們的主要成績。①__________________________________。②__________________________________。(2)在貝克勒爾發(fā)現天然放射現象后，人們對放射線的性質進行了深入研究，下圖為三種射線在同一磁場中的運動軌跡，請從三種射線中任選一種，寫出它的名稱和一種用途。________________________________________________________________________答案：(1)盧瑟福提出了原子的核式結構模型；玻爾把量子理論引入原子模型，并成功解釋了氫光譜規(guī)律；查德威克發(fā)現了中子(2)2為γ射線；利用γ射線的貫穿本領，工業(yè)用來探傷。解析：(1)盧瑟福提出了原子的核式結構模型(或其他成就)。玻爾把量子理論引入原子模型，并成功解釋了氫光譜規(guī)律(或其他成就)。查德威克發(fā)現了中子(或其他成就)。(2)1為α粒射線；利用α射線的電離作用消除有害靜電。或：2為γ射線；利用γ射線很強的貫穿本領，工業(yè)用來探傷?；颍?為β射線；利用β射線自動控制鋁板厚度。12．(6分)如圖所示，這是工業(yè)生產中大部分光電控制設備用到的光控繼電器的示意圖，它由電源、光電管、放電器、電磁繼電器等幾部分組成。(1)示意圖中，a端應是電源________極。(2)光控繼電器的原理是：當光照射光電管時，________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________。(3)當用綠光照射光電管陰極K時，可以發(fā)生光電效應，則下列________說法正確。A．增大綠光照射強度，光電子最大初動能增大B．增大綠光照射強度，電路中光電流增大答案：(1)正(2)陰極K發(fā)射電子，電路中產生電流，經放大器放大的電流產生的磁場使鐵芯M磁化，將銜鐵N吸住。無光照射光電管時，電路中無電流，N自動離開M。(3)B13．(湛江市～學年高二下學期期末)如圖所示為“驗證碰撞中動量守恒”實驗的裝置示意圖。(1)設小球A質量為mA，小球B質量為mB，為保證實驗成功，必須保證mA________mB。(填“大于”，“等于”或“小于”)。小球半徑________測量。(填“需要”或“不需要”)。(2)實驗中小球的落點情況如圖所示：P是不放B球時，將A球從斜槽上某一高度靜止釋放后A球的落點，M、N分別為A球從同一高度靜止釋放到達斜槽水平端與B球相碰后A、B球落點，現已測得O到M、P、N距離分別為s1、s2、s3，若關系式________________________成立，則驗證了A、B相碰動量守恒。(3)若A、B兩球的質量之比為mAmB＝31。先使A球從斜槽上某一高度處由靜止釋放，在水平地面的記錄紙上留下落點痕跡P，重復10次，得到10個落點。再把B球放在水平槽上的末端R處，讓A球仍從同一高度處由靜止釋放，與B球碰撞，碰后A、B球分別在記錄紙上留下各自的落點痕跡，重復10次。A、B兩球在記錄紙上留下的落點痕跡如圖所示，其中米尺的零點與O點對齊。①碰撞后A球的水平射程應取________cm。②本實驗巧妙地利用小球飛行的水平距離表示小球的水平速度。下面的實驗條件中，不能使小球飛行的水平距離的大小表示水平初速度大小的是________(填選項符號)。A．使A、B兩小球的質量之比改變?yōu)?1B．升高小球初始釋放點的位置C．使A、B兩小球的直徑之比改變?yōu)?3D．升高桌面的高度，即升高R點距地面的高度③利用此次實驗中測得的數據計算碰撞前的總動量與碰撞后的總動量的比值為________。(結果保留三位有效數字)答案：(1)大于不需要(2)mAs2＝mAs1＋mBs3(3)①14.45－14.50②C③1.01－1.02解析：(1)根據實驗要求，碰后A球不能反彈，所以要使mA>mB，不需要測小球的半徑。(2)若取小球平拋下落時間為一個單位，則只要滿足mAs2＝mAs1＋mBs3，便可驗證動量守恒。(3)①用最小的圓的圓心確定落點的平均位置，則M、P、N距O點的距離即為碰后各個球的水平射程：xOM＝14.45cm；xOP＝29.90cm，xON＝44.40cm，所以碰后A球的水平射程應為xOM＝14.45cm；②本實驗的前提條件是兩個球是對心碰撞，即要求碰撞前后的速度在兩個球的球心連線方向上。由此可以選出答案為C。③碰撞前后的總動量比值為：eq\f(p前,p后)＝eq\f(mAxOP,mAxOM＋mBxON)＝1.02，考慮誤差因素可取1.01～1.02。三、論述·計算題(共4小題，共42分。解答應寫出必要的文字說明、方程式和重要演算步驟，只寫出最后答案不能得分，有數值計算的題，答案中必須明確寫出數值和單位)14．(9分)一群氫原子處于量子數n＝4的能級狀態(tài)，氫原子的能級圖如圖所示，則：(1)氫原子可能發(fā)射幾種頻率的光子？(2)氫原子由量子數n＝4的能級躍遷到n＝2的能級時輻射光子的能量是多少電子伏？(3)用(2)中的光子照射下表中幾種金屬，哪些金屬能發(fā)生光電效應？發(fā)生光電效應時，發(fā)射光電子的最大初動能是多大？金屬銫鈣鎂鈦逸出功W/eV1.92.73.74.1答案：(1)6種(2)2.55eV(3)銫；0.65eV解析：(1)可發(fā)射6種頻率的光子(2)由玻爾的躍遷規(guī)律可得光子的能量為E＝E4－E2，代入數據得E＝2.55eV(3)E只大于銫的逸出功，故光子只有照射銫金屬上時才能發(fā)生光電效應。根據愛因斯坦的光電效應方程可得光電子的最大初動能為Ekm＝E－W代入數據得，Ekm＝0.65eV(或1.0×10－19J)15．(10分)(銀川一中～學年高二下學期期中)如圖所示，木板A質量mA＝1kg，足夠長的木板B質量mB＝4kg，質量為mC＝1kg的木塊C置于木板B上，水平面光滑，B、C之間有摩擦，開始時B、C均靜止，現使A以v0＝12m/s的初速度向右運動，與B碰撞后以4m/s速度彈回。求：(1)B運動過程中的最大速度大小。(2)C運動過程中的最大速度大小。答案：(1)4m/s(2)3.2m/s解析：(1)A與B碰后瞬間，C的運動狀態(tài)未變，B速度最大。由A、B系統(tǒng)動量守恒(取向右為正方向)有：mAv0＋0＝－mAvA＋mBvB代入數據得：vB＝4m/s。(2)B與C相互作用使B減速、C加速，由于B板足夠長，所以B和C能達到相同速度，二者共速后，C速度最大，由B、C系統(tǒng)動量守恒，有mBvB＋0＝(mB＋mC)vC代入數據得：vC＝3.2m/s16．(11分)山東煙臺海陽核電站項目，一期工程和2號常規(guī)島正在進行設備安裝，一期工程規(guī)劃建設兩臺125萬千瓦AP1000核電機組，預計年并網發(fā)電。如果鈾235在中子的轟擊下裂變?yōu)閑q\o\al(90,38)Sr和eq\o\al(136,54)Xe，質量mU＝235.0439u，mn＝1.0087u，mSr＝89.9077u，mXe＝135.9072u。(1)寫出裂變方程；(2)求出一個鈾核裂變放出的能量；(3)若鈾礦石的濃度為3%，一期工程建成后，一年將消耗多少噸鈾礦石？答案：(1)eq\o\al(235,92)U＋eq\o\al(1,0)n→eq\o\al(90,38)Sr＋eq\o\al(136,54)Xe＋10eq\o\al(1,0)n(2)140.3MeV(3)45.7t解析：(2)裂變過程的質量虧損Δm＝mU＋mn－mSr－mXe－10mn＝0.1507u，釋放的能量ΔE＝Δmc2＝0.1507×931MeV≈140.3MeV。(3)核電站一年的發(fā)電量E＝Pt＝2×125×107×365×24×60×60J＝7.884×1016J，由E＝NΔE＝eq\f(m·